適用于寬帶相位譜測(cè)量中使用的相位斜率基準(zhǔn)的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)用于根據(jù)具有多個(gè)頻調(diào)的信號(hào)生成歸一化相位譜的方法和裝置。所述裝置包括第一接收機(jī),其具有:第一信號(hào)端口,其適用于接收具有第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào);以及基準(zhǔn)端口,其適用于接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)并且據(jù)此生成從第一時(shí)間開(kāi)始的數(shù)字值序列。所述裝置還包括:信號(hào)數(shù)字化器,其對(duì)接收到的第一測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以生成開(kāi)始于第一時(shí)間的接收到的第一測(cè)試信號(hào)的數(shù)字化值序列;以及相位譜發(fā)生器,其根據(jù)接收到的第一測(cè)試信號(hào)和接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字化值生成獨(dú)立于第一時(shí)間的第一歸一化相位譜。
【專利說(shuō)明】
適用于寬帶相位譜測(cè)量中使用的相位斜率基準(zhǔn)
【背景技術(shù)】
[0001]通過(guò)將重復(fù)式信號(hào)應(yīng)用于待測(cè)試設(shè)備(DUT)并且測(cè)量DUT的輸出的頻率響應(yīng)生成很多興趣測(cè)量。在一種普通配置中,DUT的輸出在混頻器中下轉(zhuǎn)換為IF信號(hào),IF信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)數(shù)字化。然后使用FFT變換ADC輸出,以在輸出信號(hào)中提供頻調(diào)的幅度和相位的測(cè)量。頻調(diào)將由輸入信號(hào)的重復(fù)速率所確定的頻率分離。如果重復(fù)測(cè)量,則頻調(diào)的幅度及其頻率將在實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)保持相同。因此,可以隨著時(shí)間比較僅取決于頻調(diào)的幅度的譜。
[0002]作為頻率的函數(shù)的頻調(diào)的相位取決于ADC所數(shù)字化的采樣序列相對(duì)于重復(fù)式序列的某固定開(kāi)始點(diǎn)的開(kāi)始時(shí)間。如果該時(shí)間改變,則作為頻率的函數(shù)的相位也改變。因此,比較在不同的時(shí)間采取的兩個(gè)相位測(cè)量提出顯著挑戰(zhàn)。對(duì)于很多測(cè)量,其為作為興趣頻率的函數(shù)的各相位之間的關(guān)系。在這些情況下,歸一化過(guò)程用于生成獨(dú)立于ADC序列相對(duì)于重復(fù)式信號(hào)開(kāi)始的時(shí)間并且可以檢查期望關(guān)系的歸一化相位集合。
[0003]然而,存在兩個(gè)不同頻率譜在不同的時(shí)間受測(cè)量的測(cè)量,并且通過(guò)簡(jiǎn)單的相位歸一化處理無(wú)法容易地克服與頻調(diào)的相位關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明包括一種用于根據(jù)具有多個(gè)頻調(diào)的信號(hào)生成歸一化相位譜的方法和裝置,裝置包括第一接收機(jī),其具有:第一信號(hào)端口,其適用于接收具有第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào);以及基準(zhǔn)端口,其適用于接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)并且據(jù)此生成從第一時(shí)間開(kāi)始的數(shù)字值序列。裝置還包括:信號(hào)數(shù)字化器,其對(duì)接收到的第一測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以生成開(kāi)始于第一時(shí)間的接收到的第一測(cè)試信號(hào)的數(shù)字化值序列;以及相位譜發(fā)生器,其根據(jù)接收到的第一測(cè)試信號(hào)和接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字化值生成獨(dú)立于第一時(shí)間的第一歸一化相位譜。
[0005]在本發(fā)明一方面中,第一測(cè)試信號(hào)中的第一多個(gè)頻調(diào)包括按頻率排序的頻調(diào)序列,并且每個(gè)頻調(diào)與頻調(diào)序列中的相鄰頻調(diào)分離達(dá)基準(zhǔn)頻調(diào)的有理數(shù)倍的頻率。各單獨(dú)頻調(diào)之間的間隔可以是不同的。在本發(fā)明另一方面中,基準(zhǔn)頻調(diào)的有理數(shù)倍是基準(zhǔn)頻調(diào)的整數(shù)倍。在本發(fā)明又一方面中,頻調(diào)在具有等于基準(zhǔn)頻調(diào)的頻調(diào)間頻率的頻率中相等地間隔。
[0006]在本發(fā)明還一方面中,信號(hào)數(shù)字化器包括:第一ADC,其對(duì)來(lái)自信號(hào)端口的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以形成開(kāi)始于第一時(shí)間的第一有序信號(hào)值序列;以及第二ADC,其對(duì)來(lái)自基準(zhǔn)端口的信號(hào)進(jìn)行第一數(shù)字化,以形成開(kāi)始于第一時(shí)間的第二有序信號(hào)值序列。在本發(fā)明一方面中,相位譜發(fā)生器將第一和第二有序信號(hào)值序列分別變換為第一和第二相位譜。第一相位譜包括用于第一測(cè)試信號(hào)中的每個(gè)頻調(diào)的相位,第二相位譜包括用于基準(zhǔn)頻調(diào)處的頻調(diào)的基準(zhǔn)相位?;鶞?zhǔn)相位用于對(duì)第一相位譜中的頻調(diào)的相位進(jìn)行歸一化。
[0007]在本發(fā)明再一方面中,信號(hào)數(shù)字化器將相位基準(zhǔn)信號(hào)與輸入信號(hào)相加,然后對(duì)第一測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。
[0008]在本發(fā)明另一方面中,裝置包括數(shù)值式受控振蕩器,其連接到基準(zhǔn)端口,數(shù)值式受控振蕩器生成相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字值序列。
[0009]在本發(fā)明還一方面中,裝置包括控制器,其使得信號(hào)端口接收包括包含第一最高頻調(diào)和第一最低頻調(diào)的第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào),并且使得相位譜發(fā)生器據(jù)此生成第一歸一化相位譜。控制器還使得信號(hào)端口接收包括具有第二最高頻調(diào)和第二最低頻調(diào)的第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào),并且使得相位譜發(fā)生器據(jù)此生成第二歸一化相位譜??刂破鹘M合第一歸一化相位譜與第二歸一化相位譜,以創(chuàng)建具有第三最低頻調(diào)和第三最高頻調(diào)的第三歸一化相位譜,其中,第三最低頻調(diào)等于第一最低頻調(diào)和第二最低頻調(diào)之一,第三最高頻調(diào)等于第一最尚頻調(diào)和第一.最尚頻調(diào)之一。
[0010]在本發(fā)明又一方面中,裝置包括第二信號(hào)端口,其適用于接收包括第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào),信號(hào)數(shù)字化器對(duì)開(kāi)始于第一時(shí)間的接收到的第二測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,其中,相位譜發(fā)生器根據(jù)接收到的第二測(cè)試信號(hào)和接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字化值生成獨(dú)立于第一時(shí)間的第二歸一化相位譜。
[0011 ]在本發(fā)明另一方面中,裝置包括第二接收機(jī),其具有:第一信號(hào)端口,其適用于接收包括第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào);以及基準(zhǔn)端口,其適用于接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)。第二接收機(jī)還包括:信號(hào)數(shù)字化器,其對(duì)開(kāi)始于第二時(shí)間的接收到的第一測(cè)試信號(hào)和相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化;以及相位譜發(fā)生器,其根據(jù)接收到的第一測(cè)試信號(hào)和接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字化值生成獨(dú)立于第二時(shí)間的第一歸一化相位譜。第一接收機(jī)遠(yuǎn)離第二接收機(jī),并且第一接收機(jī)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)與第二接收機(jī)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)同步。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的裝置可以用于測(cè)量DUT的性質(zhì)。在根據(jù)本發(fā)明的一種測(cè)量方法中,包括基準(zhǔn)頻調(diào)的第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)得以接收并且用于根據(jù)從第一時(shí)間開(kāi)始的第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)生成數(shù)字值的第一基準(zhǔn)序列。第一基準(zhǔn)序列變換為第一基準(zhǔn)相位譜。數(shù)字值的第一測(cè)試序列根據(jù)從第一時(shí)間開(kāi)始的測(cè)試信號(hào)得以生成,并且變換為第一測(cè)試相位譜。根據(jù)第一測(cè)試相位譜和第一基準(zhǔn)相位譜生成獨(dú)立于第一時(shí)間的第一歸一化測(cè)試相位譜。
[0013]在本發(fā)明一方面中,第一測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于DUT,第二測(cè)試信號(hào)包括從DUT接收到的第二多個(gè)頻調(diào)。根據(jù)第二測(cè)試信號(hào)生成開(kāi)始于第一時(shí)間的第二數(shù)字值序列。根據(jù)接收到的第二測(cè)試信號(hào)和接收到的第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字化值生成獨(dú)立于第一時(shí)間的第二歸一化相位譜。然后根據(jù)第一和第二歸一化相位譜確定DUT的性質(zhì)。
[0014]在本發(fā)明另一方面中,第一測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于DUT,從DUT接收包括第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào)。根據(jù)來(lái)自第二測(cè)試信號(hào)的開(kāi)始于第二時(shí)間的第二測(cè)試信號(hào)生成第二數(shù)字值序列,根據(jù)包括基準(zhǔn)頻調(diào)的第二相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)生成數(shù)字值的第二基準(zhǔn)序列。根據(jù)來(lái)自獨(dú)立于第二時(shí)間的第二測(cè)試信號(hào)的第二數(shù)字值序列生成第二歸一化測(cè)試相位譜。第一和第二相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)在時(shí)間上同步。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1示出利用本發(fā)明的相位歸一化過(guò)程的接收機(jī)。
[0016]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的相位歸一化系統(tǒng)可以用于執(zhí)行譜拼接測(cè)量的方式。
[0017]圖3示出利用本發(fā)明的相位歸一化方法的接收機(jī)的另一示例。
[0018]圖4示出可以利用本發(fā)明的相位歸一化過(guò)程表征長(zhǎng)纜線的方式。
[0019]圖5示出相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)與正測(cè)量的信號(hào)組合的接收機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在很多測(cè)量系統(tǒng)中,目的在于表征DUT對(duì)輸入信號(hào)的影響。為了實(shí)現(xiàn)這些測(cè)試,重復(fù)式信號(hào)輸入到DUT,并且在DUT的輸出處測(cè)量輸入信號(hào)中的分量頻率的幅度和相位。涉及測(cè)量DUT進(jìn)行的每個(gè)輸入頻調(diào)的相位的變動(dòng)的測(cè)試提出顯著挑戰(zhàn),除非同時(shí)測(cè)量來(lái)自DUT的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。任何重復(fù)式信號(hào)S(t)可以由以下形式的多頻調(diào)信號(hào)表示:
[0021]S(t) =Ao+ ZAk cos(k ω t+0k)
[0022]其中,Ak是第k頻調(diào)的幅度,是第k頻調(diào)的相位,kω是該頻調(diào)的頻率??紤]移動(dòng)t =O時(shí)間點(diǎn)的情況。也就是說(shuō),定義新的時(shí)間t ’ = t-to。
[0023]S(t7 ) =Ao+ SAkCOS(kω (t7 +to)+9k)
[0024]=Ao+Σ Akcos(k ω i/+k ω to+9k)
[0025]=Ao+Σ Akcos(k ω i/+C>k)
[0026]其中,
[0027]?k = k ω to+9k
[0028]在此,Ok是新時(shí)間系統(tǒng)的相位。根據(jù)以上等式,顯見(jiàn),頻調(diào)的幅度不取決于t= 0時(shí)間點(diǎn)的選取,但相位取決于此??紤]所有9k為O的情況。也就是說(shuō),在原始時(shí)間坐標(biāo)系統(tǒng)中,作為k的函數(shù)的Θ為O。在新的坐標(biāo)系統(tǒng)中,相位Φk現(xiàn)在是k的線性函數(shù)。
[0029]考慮這樣的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn):S(t)應(yīng)用于DUT,并且DUT的輸出由接收機(jī)分析,在接收機(jī)中,來(lái)自DUT的輸出信號(hào)得以數(shù)字化,以形成時(shí)間采樣序列,其然后受FFT變換,以獲得具有輸出信號(hào)中的頻調(diào)的幅度和相位的譜。為了簡(jiǎn)化討論,將假設(shè)選取輸入信號(hào),從而9k對(duì)于所有Ak為0,并且Ak值是已知的。還將假設(shè)接收機(jī)的輸出轉(zhuǎn)換為以下形式的時(shí)間信號(hào):
[0030]S,(t,)= Α,ο+ Σ A,kcos(kω t,+ C>k,)
[0031]在此,再次,t= t’-to??紤]將要確定DUT所引入的作為頻率的函數(shù)的相位改變的情況。以Qk表示第k頻調(diào)中的DUT導(dǎo)致的相位改變。于是,
[0032]?k = k ω to+Qk
[0033]因此,即使0k已知并且等于0,也無(wú)法從接收機(jī)輸出獲得Qk的值,除非to是已知的或ω to是360度的倍數(shù)。參量ω to在以下討論中稱為相位斜率。如果同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào),貝Ijto =
O。然而,在很多興趣情況下,接收機(jī)中的to的值不是已知的。也就是說(shuō),測(cè)量在傅立葉變換序列中使用的第一采樣的時(shí)間相對(duì)于對(duì)DUT的輸入信號(hào)具有某預(yù)定相位的時(shí)間不是已知的。
[0034]對(duì)于一些測(cè)量,缺少關(guān)于to的知識(shí)并不妨礙獲得興趣信息。例如,如果作為頻率的函數(shù)的信號(hào)的衰減是目標(biāo),則接收機(jī)的輸出連同輸入信號(hào)幅度的知識(shí)一起是足夠的。在一些測(cè)量中,目標(biāo)在于確定Qk作為k的函數(shù)是恒定的程度。在此情況下,作為k的函數(shù)的?!^的圖線是足夠的。如果圖線是直線,則Qk作為K的函數(shù)是恒定的。
[0035]考慮to并非已知的所進(jìn)行的一系列測(cè)量。每個(gè)測(cè)量集合將具有不同的關(guān)聯(lián)to值。因此,用于任何給定測(cè)量集合的kco to將不同于每一另外測(cè)量集合的該值。這種變化使得難以獲取對(duì)各測(cè)量之間的Qk的值的洞察。相應(yīng)地,已經(jīng)提出各種方案,以用于將所測(cè)量的相位轉(zhuǎn)換為“歸一化”相位,其中,歸因于各測(cè)量之間的to的變化的變化受抑制。在原理上,作為頻率的函數(shù)的歸一化相位可以于是彼此進(jìn)行比較,而沒(méi)有以上所討論的to項(xiàng)所引入的失真。
[0036]歸一化過(guò)程具有兩個(gè)部分。首先,從所有相位減去相位值。在一個(gè)示例中,從所測(cè)量的相位中的每一個(gè)減去Φ:的值,從而歸一化相位的第一分量總是為零。然而,在其它方案中,減去在所有相位的中間點(diǎn)、最后點(diǎn)或平均值處的相位。
[0037]接下來(lái),根據(jù)所測(cè)量的相位計(jì)算對(duì)coto的近似。注意,在Qk恒定的簡(jiǎn)單情況下,coto是作為k的函數(shù)的^的斜率。W表示這種近似。通過(guò)從第k偏移相位減去等于(k-l)W的相位從偏移相位獲得歸一化相位。
[0038]φ ^=Ok-O1
[0039]φ'=?,k-(k-l)*W
[0040]在此,φ’k是偏移相位,是歸一化相位。該過(guò)程假設(shè)可以從所測(cè)量的相位獲得對(duì)W的良好近似。如果Qk隨k的變化相對(duì)很小,則將Φ k擬合為直線將提供對(duì)W的合理近似,該直線的斜率為W。然而,在很多興趣情況下,這種假設(shè)并非有效。
[0041]本發(fā)明通過(guò)利用提供與在不依賴于所測(cè)量的值以推導(dǎo)對(duì)W的某種近似的情況下進(jìn)行的實(shí)際測(cè)量有關(guān)的W的值的相位標(biāo)準(zhǔn)克服該問(wèn)題。具有等于輸入信號(hào)中的各頻調(diào)間隔之間的間隔的頻率的振蕩器提供相位標(biāo)準(zhǔn)。該振蕩器的輸出同時(shí)數(shù)字化為輸入信號(hào),因此,從該振蕩器推導(dǎo)的譜的相位提供W的精確測(cè)量。
[0042]參照?qǐng)D1可以更容易地理解完成根據(jù)本發(fā)明的歸一化過(guò)程的方式,圖1示出利用本發(fā)明的相位歸一化過(guò)程的接收機(jī)。接收機(jī)20處理兩個(gè)信號(hào)。第一信號(hào)由混頻器12生成,混頻器12使用本地振蕩器(LO)Il轉(zhuǎn)換周期性輸入信號(hào)。為了簡(jiǎn)化附圖,已經(jīng)從附圖省略混頻器與對(duì)接收機(jī)的輸入之間的帶通濾波器。
[0043]混頻器12的輸出是具有由輸入到混頻器12的周期性輸入信號(hào)的周期確定的Δω的頻調(diào)間分離度的一系列頻調(diào)。混頻器12的輸出在適當(dāng)?shù)貫V波之后由接收機(jī)20中的第一ADC 21數(shù)字化。ADC 21的輸出然后由FFT電路22轉(zhuǎn)換為第一頻率譜。在23示出作為第一頻率譜中的頻率的函數(shù)的相位。為了簡(jiǎn)化附圖,已經(jīng)從附圖省略作為頻率的函數(shù)的幅度。
[0044]接收機(jī)20還包括第二輸入端口,其從基準(zhǔn)振蕩器接收在以下討論中將稱為相位斜率基準(zhǔn)的信號(hào)。相位斜率基準(zhǔn)源包括具有頻率A ω的振蕩器。相位斜率基準(zhǔn)29的輸出由第二ADC 24數(shù)字化,并且由FFT電路25轉(zhuǎn)換為第二頻率譜,以產(chǎn)生在26所示的具有單個(gè)幅度和相位Φ R的第二頻率譜。再次,已經(jīng)省略第二譜中的譜分量的幅度。FFT電路25的輸出然后由相位歸一化器27用于對(duì)譜23中的相位進(jìn)行歸一化,以生成歸一化譜,其相位根據(jù)以下所討論的過(guò)程得以歸一化。在28示出歸一化譜的歸一化相位。再次,已經(jīng)省略歸一化譜的幅度,以簡(jiǎn)化附圖。然而,歸一化譜的幅度與FFT電路22所生成的譜的幅度相同。
[0045]應(yīng)注意,ADC 21和ADC 24操作在同一時(shí)鐘上,因此,通過(guò)轉(zhuǎn)換每個(gè)ADC的輸出所創(chuàng)建的譜具有以上所討論的相同相位項(xiàng)《to。也就是說(shuō),對(duì)于FFT電路22所生成的譜,Φκ=ωto。相位歸一化器27然后使用coto的該已知值以通過(guò)與以上所討論的相位歸一化過(guò)程類似的方式對(duì)FFT電路22所生成的譜的相位進(jìn)行歸一化,即:
[0046]Φ 'k= Ok-Φι
[0047]Φ ^k= Φ 'k-(k-l
[0048]由于通過(guò)相位斜率基準(zhǔn)的處理捕獲開(kāi)始時(shí)間的變化,因此接收機(jī)20所生成的歸一化相位在不同的時(shí)間所進(jìn)行的重復(fù)式測(cè)量時(shí)將是相同的。應(yīng)注意,第一歸一化相位設(shè)置為具有零相位。然而,在原理上,任何固定相位可以用于第一歸一化相位。
[0049]現(xiàn)將更詳細(xì)地討論根據(jù)本發(fā)明的相位歸一化器可以用于改進(jìn)取決于在不同的時(shí)間采取的相位測(cè)量的多個(gè)測(cè)量的方式。
[0050]本發(fā)明在利用“拼接”以拼合具有遠(yuǎn)比接收機(jī)更大帶寬的用于測(cè)試信號(hào)的譜的系統(tǒng)中提供顯著改進(jìn)??紤]對(duì)圖1所示的混頻器12的輸入具有遠(yuǎn)大于接收機(jī)20的帶寬的帶寬的情況。例如,輸入信號(hào)可以具有10MHz的帶寬,而FFT電路22可以僅生成具有20MHz的帶寬的信號(hào)。接收機(jī)的目標(biāo)在于從分量測(cè)量的20MHz譜生成覆蓋整個(gè)10MHz范圍的譜。在傳統(tǒng)分析器中,接收機(jī)將通過(guò)變化LO 11的頻率測(cè)量六個(gè)或更多個(gè)重疊譜。每個(gè)分量譜將具有20MHz的帶寬以及將部分地重疊相鄰分量頻率的頻率范圍。雖然組合分量幅度譜是直接的,但將相位拼接在一起以提供作為本應(yīng)從單個(gè)10MHz接收機(jī)獲得的頻率的函數(shù)的相位提出顯著挑戰(zhàn),因?yàn)槊總€(gè)分量譜具有帶有引入另一偏移相位的不同LO頻率的不同W值。
[0051]在現(xiàn)有技術(shù)中,分量譜彼此重疊。重疊的數(shù)據(jù)于是用于計(jì)算分量譜的相對(duì)相位偏移和W,以實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。例如,可以調(diào)整分量譜2的W值,直到分量譜I和2的重疊區(qū)域具有W值,然后調(diào)整分量譜2的偏移,直到重疊區(qū)域具有相同的平均偏移。所得的串接的信號(hào)可以然后如上所述歸一化,以消除這些測(cè)量中固有的隨機(jī)斜率和偏移。
[0052]關(guān)于該技術(shù)的一個(gè)問(wèn)題在于,測(cè)量噪聲可能導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)的誤差。相位偏移誤差通常非常小,并且易于最小化。然而,由于W的誤差對(duì)于頻率重疊量非常敏感,并且將隨著多個(gè)分量譜的拼接累積,因此它們可能很大。為了減少誤差,重疊區(qū)域必須非常大,這增加必須用于跨越期望頻率范圍的分量譜的數(shù)目。
[0053]現(xiàn)參照?qǐng)D2,圖2示出根據(jù)本發(fā)明的相位歸一化系統(tǒng)可以用于執(zhí)行譜拼接測(cè)量的方式。為了簡(jiǎn)化以下討論,該示例僅需要兩個(gè)分量譜以提供拼接譜;然而,根據(jù)該示例應(yīng)理解,過(guò)程可以擴(kuò)展為對(duì)拼接提供遠(yuǎn)更多的分量譜。再一次,已經(jīng)從附圖省略幅度譜;然而,應(yīng)理解,對(duì)于在此所討論的相位譜中的每一個(gè)存在對(duì)應(yīng)幅度譜。
[0054]為了該示例的目的,假設(shè)具有10MHz興趣頻帶的輸入信號(hào),如在33所示。將假設(shè)在該輸入信號(hào)中存在11個(gè)興趣頻調(diào)《工至^^ U。該重復(fù)式信號(hào)輸入到混頻器12,混頻器12使用LO 11和濾波器31以將譜下轉(zhuǎn)換為第一分量IF信號(hào),如在34A所示??刂破?5設(shè)置LO 11的頻率。分量譜34A包括頻調(diào)0^至(06,并且具有近似50MHz的帶寬。該IF信號(hào)由接收機(jī)20通過(guò)以上所討論的方式數(shù)字化,以生成跨越頻率ω工至ω 6的第一歸一化相位譜36Α。相位斜率基準(zhǔn)29設(shè)置為頻率Δ ω = O1-ω 2。在已經(jīng)生成歸一化相位譜36Α之后,控制器35設(shè)置LO 11的頻率,從而獲得跨越頻調(diào)ω 6至ω工工的IF譜,如在34Β所示。從接收機(jī)20獲得對(duì)應(yīng)歸一化相位譜36Β。
[0055]控制器35組合歸一化譜36Α和36Β,以提供拼接的譜,如在36C所示。拼接操作包括:將等于36Α和36Β的兩個(gè)ω 6分量之間的相位的差的偏移相位與歸一化相位譜36C中的每個(gè)相位相加。因此,本發(fā)明僅需的分量譜中的重疊是很小的重疊,這樣確保在ω6的頻調(diào)在這兩個(gè)分量譜中出現(xiàn)。雖然以上示例僅涉及兩個(gè)分量譜,但相同過(guò)程可以用于將第三分量譜拼接到已經(jīng)拼接的第一和第二分量譜上。該過(guò)程僅涉及:設(shè)置LO 11以選擇第三分量譜,生成用于第三分量譜的第三歸一化相位譜,然后將等于已經(jīng)拼接的歸一化譜中的最新分量的相位的相位偏移與第三歸一化相位譜中的每個(gè)相位相加。
[0056]在上述實(shí)施例中,較高頻調(diào)分段拼接到較低頻調(diào)分段。然而,拼接兩個(gè)分量信號(hào)的順序可以變化。例如,較高頻率信號(hào)可以保持為增長(zhǎng)分量,其中,每個(gè)較低頻率分段與到該分量相加。
[0057]本發(fā)明的相位歸一化系統(tǒng)僅取決于相位待歸一化的譜的頻調(diào)間間隔。同一相位斜率基準(zhǔn)可以用于對(duì)具有不同頻率但相同頻調(diào)間頻率的譜進(jìn)行歸一化?,F(xiàn)參照?qǐng)D3,圖3示出利用本發(fā)明的相位歸一化方法的接收機(jī)的另一示例。接收機(jī)40配置為提供用于表征混頻器61的數(shù)據(jù)。在該布置中,多頻調(diào)測(cè)試信號(hào)55由劃分器63劃分為輸入到混頻器61的第一信號(hào)以及輸入到接收機(jī)40的端口的第二信號(hào)。受控于控制器53的LO 62將該測(cè)試信號(hào)下轉(zhuǎn)換為具有不同的同一頻調(diào)間間隔的第二多頻調(diào)信號(hào)。該下轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入到接收機(jī)40的第二端口。使用單個(gè)LO 41轉(zhuǎn)換信號(hào)對(duì)接收機(jī)40的輸入端口的輸入。使用混頻器42下轉(zhuǎn)換來(lái)自劃分器63的輸入信號(hào),其輸出由ADC 43數(shù)字化,并且由FFT 44轉(zhuǎn)換為頻率譜。相似地,來(lái)自混頻器61的輸出由混頻器45下轉(zhuǎn)換,以經(jīng)由ADC 46和FFT 47生成第二譜。
[0058]為了表征混頻器61,比較FFT44和FFT 47所生成的譜的相位。然而,這些譜具有不同的相位斜率,因此,比較兩個(gè)譜提出挑戰(zhàn)。可以通過(guò)使用譜的相位歸一化克服這些挑戰(zhàn)。然而,如上所述,依賴于譜以確定相位斜率的相位歸一化是不可靠的。本發(fā)明通過(guò)使用輸出由ADC 49和FFT 50數(shù)字化并且轉(zhuǎn)換為相位斜率基準(zhǔn)的相位基準(zhǔn)發(fā)生器48克服該問(wèn)題。相位歸一化器52通過(guò)與上述相位歸一化器27類似的方式操作,但使用同一相位斜率基準(zhǔn)對(duì)兩個(gè)信號(hào)操作。該相位基準(zhǔn)提供相關(guān)相位斜率,并且由于每個(gè)譜具有相同頻調(diào)間間隔,因此可以用于兩個(gè)譜。因此,控制器53可以現(xiàn)在表征混頻器61。
[0059]表征長(zhǎng)纜線提出必須比較兩個(gè)相位譜的另一技術(shù)問(wèn)題。在長(zhǎng)纜線或天線范圍的情況下,DUT的測(cè)試端口離得非常遠(yuǎn),因此,測(cè)量通過(guò)系統(tǒng)的傳輸相位需要一種機(jī)制以同步在遠(yuǎn)離位置處的兩個(gè)測(cè)量。現(xiàn)參照?qǐng)D4,圖4示出可以利用本發(fā)明的相位歸一化過(guò)程表征長(zhǎng)纜線71的方式。在該布置中,具有多個(gè)規(guī)則間隔頻調(diào)的RF測(cè)試信號(hào)72由劃分器73劃分。在使用混頻器76和LO 77下轉(zhuǎn)換之后,使用接收機(jī)81局部地表征測(cè)試信號(hào)的部分。測(cè)試信號(hào)的另外部分發(fā)送通過(guò)纜線71,并且使用混頻器74和LO 75得以下轉(zhuǎn)換。使用局部相位斜率基準(zhǔn)82生成接收機(jī)81處的信號(hào)的歸一化相位譜。相似地,使用第二局部相位斜率基準(zhǔn)85生成接收機(jī)84處的信號(hào)的歸一化相位譜。在本發(fā)明一方面中,同步兩個(gè)相位斜率基準(zhǔn)??梢允褂肎PS系統(tǒng)同步兩個(gè)接收機(jī)的時(shí)基。
[0060]系統(tǒng)克服已經(jīng)關(guān)于表征長(zhǎng)纜線限制現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的問(wèn)題。首先,創(chuàng)建用于測(cè)試?yán)|線的極度寬帶測(cè)試信號(hào)(例如20GHz)提出顯著挑戰(zhàn)。使用本發(fā)明,可以使用具有帶有多個(gè)頻調(diào)的適度頻調(diào)帶寬的源。這些頻調(diào)群組可以步進(jìn)通過(guò)興趣寬帶。然后通過(guò)與以上參照接收機(jī)處的拼接結(jié)果所描述的類似方式通過(guò)使用相位斜率基準(zhǔn)在纜線的兩側(cè)將結(jié)果拼接在一起。
[0061]由于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不共享公共同步觸發(fā),因此使用現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)測(cè)量通過(guò)纜線的電延遲也提出顯著挑戰(zhàn)。在此再次,發(fā)射機(jī)和接收機(jī)在不同的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量,因此,無(wú)法確定DUT的延遲。如果輸入和輸出接收機(jī)測(cè)量歸一化為相位斜率基準(zhǔn),則歸一化的測(cè)量是時(shí)間獨(dú)立的;因此,在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間無(wú)需同步觸發(fā)。在本發(fā)明中,通過(guò)以下操作校準(zhǔn)系統(tǒng):將兩個(gè)接收機(jī)彼此直接連接,測(cè)量輸入與輸出相位圖線之間的差,并且使用結(jié)果以對(duì)所有未來(lái)測(cè)量進(jìn)行歸一化。
[0062]在上述實(shí)施例中,相位斜率基準(zhǔn)示出為物理振蕩器。然而,相位斜率基準(zhǔn)無(wú)需是物理源。例如,相位斜率基準(zhǔn)可以在軟件中實(shí)現(xiàn)為數(shù)值式受控振蕩器(NC0)。使用NCO具有很多重要優(yōu)點(diǎn)C3NCO很小,低噪聲、快速調(diào)諧、高分辨率、低成本、寬帶寬,并且易于重新配置。NCO可以配置為直接輸出數(shù)字值,因此,無(wú)需分離的ADC。
[0063]在上述實(shí)施例中,相位斜率基準(zhǔn)具有等于測(cè)試信號(hào)中的頻調(diào)間間隔的頻率。然而,可以使用其它頻率。為了優(yōu)化性能,相位斜率基準(zhǔn)的頻率應(yīng)選取為這樣的:頻調(diào)間頻率間隔是相位斜率基準(zhǔn)的頻率的整數(shù)倍。
[0064]在上述實(shí)施例中,測(cè)試信號(hào)是具有各頻調(diào)之間的相等間隔的多頻調(diào)信號(hào)。然而,只要測(cè)試信號(hào)中的任何兩個(gè)頻率之間的間隔是相位斜率基準(zhǔn)的有理數(shù)倍,本發(fā)明的技術(shù)就將起作用。整數(shù)倍是優(yōu)選的??梢酝ㄟ^(guò)整數(shù)倍分解的連續(xù)頻調(diào)之間的最大相移是360度。如果使用非整數(shù)有理數(shù)乘數(shù),則取決于乘數(shù),可以分解的最大相移小于360度。例如,如果乘數(shù)是3/2,則連續(xù)頻調(diào)之間可以分解的最大相移將是180度。因此,倘若滿足該限制,那么可以容納頻調(diào)間間隔變化的測(cè)試信號(hào)。
[0065]在上述實(shí)施例中,來(lái)自相位斜率基準(zhǔn)的信號(hào)直接應(yīng)用于ADC,以生成相位斜率。然而,相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)可以傳遞通過(guò)外差或零差接收機(jī),然后受數(shù)字化。此外,使用本發(fā)明的測(cè)試裝備無(wú)需使用外差或零差接收機(jī)。
[0066]在上述實(shí)施例中,來(lái)自相位斜率基準(zhǔn)的信號(hào)應(yīng)用于分離的ADC。然而,倘若在相位斜率基準(zhǔn)頻率處IF測(cè)試信號(hào)中不存在頻調(diào),那么也可以構(gòu)造在數(shù)字化IF測(cè)試信號(hào)之前將來(lái)自相位斜率基準(zhǔn)的信號(hào)與IF測(cè)試信號(hào)組合的實(shí)施例。在此情況下,相位斜率基準(zhǔn)頻率處的頻調(diào)的相位是用于歸一化的相位斜率值。
[0067]現(xiàn)參照?qǐng)D5,圖5示出相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)與正測(cè)量的信號(hào)組合的接收機(jī)。在該示例中,使用混頻器91和LO 92下轉(zhuǎn)換測(cè)試信號(hào),以提供待由接收機(jī)100測(cè)量的信號(hào)。在101示出混頻器91的輸出的相位譜。使用電阻器94和95將混頻器91的輸出與相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)93相加。在102示出進(jìn)入ADC 96的信號(hào)的相位譜。加合的信號(hào)使用ADC 96得以數(shù)字化,并且使用頻率變換器97得以變換,以將輸入信號(hào)提供給相位歸一化器98。相位歸一化器98使用基準(zhǔn)頻率處的分量的相位Φ R,以對(duì)相位譜進(jìn)行歸一化,以消除對(duì)數(shù)字序列開(kāi)始的時(shí)間的依賴性。
[0068]已經(jīng)提供本發(fā)明上述實(shí)施例以示出本發(fā)明各個(gè)方面。然而,應(yīng)理解,在不同具體實(shí)施例中示出的本發(fā)明的不同方面可以組合以提供本發(fā)明其它實(shí)施例。此外,根據(jù)前面的描述和附圖,本發(fā)明的各種修改將變得清楚。相應(yīng)地,本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求的范圍限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種裝置,包括: 第一接收機(jī),其包括: 第一信號(hào)端口,其適用于接收包括第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào); 基準(zhǔn)端口,其適用于接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào),并且據(jù)此生成從第一時(shí)間開(kāi)始的數(shù)字值序列; 信號(hào)數(shù)字化器,其對(duì)所述第一測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以生成開(kāi)始于所述第一時(shí)間的所述接收到的第一測(cè)試信號(hào)的數(shù)字化值序列;以及 相位譜發(fā)生器,其根據(jù)所述相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)和所述第一測(cè)試信號(hào)的所述數(shù)字化值生成獨(dú)立于所述第一時(shí)間的第一歸一化相位譜。2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述信號(hào)數(shù)字化器包括:第一ADC,其對(duì)所述第一測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以形成開(kāi)始于所述第一時(shí)間的第一有序信號(hào)值序列;以及第二ADC,其對(duì)所述相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,以形成開(kāi)始于所述第一時(shí)間的第二有序信號(hào)值序列,其中,所述相位譜發(fā)生器將第一和第二有序信號(hào)值序列分別變換為第一和第二相位譜,所述第一相位譜包括用于所述第一測(cè)試信號(hào)中的每個(gè)頻調(diào)的相位,所述第二相位譜包括所述基準(zhǔn)頻調(diào)處的基準(zhǔn)相位,所述基準(zhǔn)相位用于對(duì)所述第一相位譜進(jìn)行歸一化。3.如權(quán)利要求1所述的裝置,還包括:控制器,其使得所述信號(hào)端口接收包括包含第一最高頻調(diào)和第一最低頻調(diào)的所述第一多個(gè)頻調(diào)的所述第一測(cè)試信號(hào),并且使得所述相位譜發(fā)生器據(jù)此生成所述第一歸一化相位譜,所述控制器進(jìn)一步使得所述第一信號(hào)端口接收包括具有第二最高頻調(diào)和第二最低頻調(diào)的第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào),使得所述相位譜發(fā)生器據(jù)此生成第二歸一化相位譜,其中,所述控制器組合所述第一歸一化相位譜與所述第二歸一化相位譜,以創(chuàng)建具有第三最低頻調(diào)和第三最高頻調(diào)的第三歸一化相位譜,其中,所述第三最低頻調(diào)等于所述第一最低頻調(diào)和所述第二最低頻調(diào)之一,所述第三最高頻調(diào)等于所述第一最高頻調(diào)和所述第二最高頻調(diào)之一。4.如權(quán)利要求1所述的裝置,還包括:第二信號(hào)端口,其適用于接收包括第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào),所述信號(hào)數(shù)字化器對(duì)開(kāi)始于所述第一時(shí)間的所述接收到的第二測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,其中,所述相位譜發(fā)生器從所述接收到的第二測(cè)試信號(hào)和所述接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的所述數(shù)字化值生成獨(dú)立于所述第一時(shí)間的第二歸一化相位譜。5.如權(quán)利要求1所述的裝置,其包括第二接收機(jī),所述第二接收機(jī)包括: 第一信號(hào)端口,其適用于接收包括第一多個(gè)頻調(diào)的第一測(cè)試信號(hào); 基準(zhǔn)端口,其適用于接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào); 信號(hào)數(shù)字化器,其對(duì)開(kāi)始于第二時(shí)間的所述第一測(cè)試信號(hào)和所述相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化;以及 相位譜發(fā)生器,其根據(jù)所述接收到的第一測(cè)試信號(hào)和所述接收到的相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的所述數(shù)字化值生成獨(dú)立于所述第二時(shí)間的第一歸一化相位譜,其中, 所述第一接收機(jī)遠(yuǎn)離所述第二接收機(jī),并且其中,所述第一接收機(jī)的所述相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)與所述第二接收機(jī)的所述相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)同步。6.—種用于在接收機(jī)中生成歸一化相位譜以用于具有多個(gè)頻調(diào)的測(cè)試信號(hào)的方法,所述方法包括: 在所述接收機(jī)中接收包括基準(zhǔn)頻調(diào)的第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào); 根據(jù)從第一時(shí)間開(kāi)始的所述第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)生成數(shù)字值的第一基準(zhǔn)序列; 將所述第一基準(zhǔn)序列變換為第一基準(zhǔn)相位譜; 根據(jù)從所述第一時(shí)間開(kāi)始的所述測(cè)試信號(hào)生成數(shù)字值的第一測(cè)試序列; 將所述第一測(cè)試序列變換為第一測(cè)試相位譜;以及 根據(jù)所述第一測(cè)試相位譜和所述第一基準(zhǔn)相位譜生成獨(dú)立于所述第一時(shí)間的第一歸一化測(cè)試相位譜。7.如權(quán)利要求6所述的方法或如權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述測(cè)試信號(hào)中的所述多個(gè)頻調(diào)以及所述第一測(cè)試信號(hào)中的所述第一多個(gè)頻調(diào)分別包括按頻率排序的頻調(diào)序列,并且其中,每個(gè)頻調(diào)按所述基準(zhǔn)頻調(diào)的有理數(shù)倍的頻率與所述頻調(diào)序列中的相鄰頻調(diào)分離。8.如權(quán)利要求6所述的方法,其中,所述測(cè)試信號(hào)包括包含第一最高頻調(diào)和第一最低頻調(diào)的第一多個(gè)頻調(diào),并且所述第一歸一化相位譜包括所述第一多個(gè)頻調(diào),并且其中,所述方法還包括: 接收包括具有第二最高頻調(diào)和第二最低頻調(diào)的第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào); 通過(guò)以下操作根據(jù)所述第二測(cè)試信號(hào)生成第二歸一化相位譜:根據(jù)開(kāi)始于第二時(shí)間的所述第二測(cè)試信號(hào)生成數(shù)字值的第二測(cè)試序列,并且根據(jù)開(kāi)始于所述第二時(shí)間的所述第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)生成數(shù)字值的第二基準(zhǔn)序列;以及 組合所述第一歸一化相位譜與所述第二歸一化相位譜,以創(chuàng)建具有第三最低頻調(diào)和第三最高頻調(diào)的第三歸一化相位譜,其中,所述第三最低頻調(diào)等于所述第一最低頻調(diào)和所述第二最低頻調(diào)之一,并且所述第三最高頻調(diào)等于所述第一最高頻調(diào)和所述第二最高頻調(diào)之 O9.如權(quán)利要求6所述的方法,其中,所述第一測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于待測(cè)試設(shè)備(DUT),并且其中,所述方法還包括: 從所述DUT接收包括第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào); 根據(jù)所述第二測(cè)試信號(hào)生成開(kāi)始于所述第一時(shí)間的第二數(shù)字值序列; 根據(jù)所述接收到的第二測(cè)試信號(hào)和所述接收到的第一相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)的所述數(shù)字化值生成獨(dú)立于所述第一時(shí)間的第二歸一化相位譜;以及根據(jù)所述第一和第二歸一化相位譜確定所述DUT的性質(zhì)。10.如權(quán)利要求6所述的方法,其中,所述第一測(cè)試信號(hào)應(yīng)用于DUT,并且其中,所述方法還包括: 從所述DUT接收包括第二多個(gè)頻調(diào)的第二測(cè)試信號(hào); 根據(jù)來(lái)自所述第二測(cè)試信號(hào)的開(kāi)始于第二時(shí)間的所述第二測(cè)試信號(hào)生成第二數(shù)字值序列; 根據(jù)包括所述基準(zhǔn)頻調(diào)的第二相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)生成數(shù)字值的第二基準(zhǔn)序列;以及根據(jù)來(lái)自獨(dú)立于所述第二時(shí)間的所述第二測(cè)試信號(hào)的數(shù)字值的所述第二序列生成第二歸一化測(cè)試相位譜,其中,所述第一和第二相位斜率基準(zhǔn)信號(hào)在時(shí)間上同步。
【文檔編號(hào)】H04B17/21GK105933076SQ201610109155
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月26日
【發(fā)明人】K·F·安德森
【申請(qǐng)人】是德科技股份有限公司